钢筋混凝土结构中,除了要保证钢筋与混凝土之间的有效黏结外,还须做好对最外层钢筋的防锈、防火及防腐等工作,从构造上来看,首先是给最外层钢筋留出一定厚度的混凝土保护层。若留出的混凝土保护层过薄,将会产生沿纵向受力筋方向的纵向裂缝。钢筋的混凝土保护层厚度,《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010,2015年版)定义为最外层钢筋(包括箍筋、拉筋、构造筋、分布筋)的最外边缘到混凝土表面的最小距离。同时针对最外层钢筋还规定了必须遵守的最小保护层厚度,见表0.1。
表0.1 混凝土保护层的最小厚度c 单位:mm
注:1.表中混凝土保护层厚度指最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离,适用于设计使用年限为50年的混凝土结构。
2.构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的公称直径d。
3.一类环境中,设计使用年限为100年的结构最外层钢筋的保护层厚度不应小于表中数值的1.4倍;二、三类环境中,设计使用年限为100年的结构应采取专门的有效措施。
4.钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层,基础底部的钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起,且不应小于40;无垫层时,不应小于70。
5.桩基承台及承合梁:承台底面钢筋的混凝土保护层厚度,当有混凝土垫层时,不应小于50,无垫层时不应小于70;此外尚不应小于桩头嵌入承台内的长度。
根据规范对混凝土保护层厚度的定义,对保护层厚度可以理解为:哪层钢筋在最外层,保护层厚度就应从本层的最外边缘算起,且在节点区,按照支撑与被支撑的关系,支撑构件包裹被支撑构件的钢筋,如图0.2所示。
在实际工作中,正确理解混凝土保护层厚度的定义,是进行正确钢筋算量的基本前提,将直接影响纵向钢筋的长度和横向钢筋(箍筋、拉筋)的尺寸大小。
【例1】 如图0.2(a)所示,梁大箍计算中,当梁腰设有构造拉筋时,根据保护层厚度定义,保护层厚度在梁的顶面和底面,从箍筋的外表面算起,梁侧面应从拉筋的最外表面算起,但拉筋有3种方法(见16G101—1第62页),即“靠腰拉箍”“拉腰拉箍”和“靠箍拉腰”,其中只有“靠箍拉腰”的情况才使得拉筋的最外表面和箍筋的相同,其余箍筋的外表面都在拉筋的内面,因此梁大箍的高度和宽度计算如下:
箍筋高度=梁高-2c
图0.2 钢筋的混凝土保护层厚度及钢筋净距
箍筋宽度=梁宽-2c-2倍拉筋直径d(“靠腰拉箍”和“拉腰拉箍”情况)
箍筋宽度=梁宽-2c(“靠箍拉腰”)
再根据大箍长度计算公式:长度=2×(箍高+箍宽+单个箍钩长)
可知采用“靠箍拉腰”的情况,算出的箍筋长度要比另外两种情况长4d。
知识链接:单个梁135°箍钩长,抗震、抗扭取max(11.9d,75+1.9d)/钩;非抗震、不抗扭取6.9d/钩,拉筋弯钩构造与箍筋相同,柱箍的弯钩构造与梁箍一致。
单个柱135°箍钩长,抗震取max(11.9d,75+1.9d)/钩;非抗震取6.9d/钩。(www.xing528.com)
【例2】 如图0.2(d)所示,计算独立基础底筋长度,每根底筋的头部也需要保护层来保护,因此:
X向钢筋长度=基底X向边长-2c,Y向钢筋长度=基底Y向边长-2c
【例3】 如图0.2(b)所示,计算柱大箍,由于柱的复合箍是平齐贴着大箍,因此柱的混凝土保护层厚度为从大箍外表面(或复合箍外表面)算起到柱外表面的最小距离。
大箍长度计算公式:长度=2×(箍高+箍宽+单个箍钩长)=柱截面周长-8c+双钩长
知识链接:柱箍的弯钩构造与梁箍一致。
为了使纵向受拉钢筋锚固达到“足强度”,必须保证各钢筋之间的净距在合理的范围内,以实现混凝土对钢筋的完全握裹,见图0.2。
(1)梁纵向钢筋间距
梁上部纵筋水平净距≥max(30,1.5d),下部纵筋水平净距≥max(25,d),当纵筋的配置多于一排时,各排钢筋之间的净距≥max(25,d),见图0.2(a)。
(2)柱纵向钢筋间距
柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm,中距不应大于300mm;抗震且截面尺寸大于400mm的柱,其中距不宜大于200mm,见图0.2(b)。
(3)剪力墙分布筋间距
剪力墙水平分布筋和竖向分布筋间距(中距)不宜大于300mm,见图0.3(c)。
(4)端部节点外侧钢筋间距
采用包筋原则,即“主(柱)包客(梁)、负包正、一包二”。包筋净距≥max(25,d),其中主与客的关系如下:柱筋进入梁区,梁为主,柱为客,柱筋在内侧,伸至梁顶,离梁的顶部纵筋净距≥max(25,d),并同时满足锚固要求;梁筋锚入柱中,梁为客,柱为主,梁的负筋伸至柱筋内侧,离柱外侧纵筋净距≥max(25,d),并同时满足锚固要求;主梁与次梁相互垂直,纵筋可以相互接触。如图0.3(e)所示。
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